基于异金属有机骨架材料的Fe2O3/CuO/C制备及多巴胺电化学传感性能研究EI北大核心CSCD

以异金属有机骨架(MOF)材料Fe-Cu-MOF为前驱体,在700℃空气气氛下热解3 h,制备了碳复合的铜铁异金属氧化物(Fe_(2)O_(3)/CuO/C)。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的形貌、结构以及物相组成进行了表征。采用循环伏安法(CV)研究了Fe_(2)O_(3)/CuO/C修饰玻碳电极(Fe_(2)O_(3)/CuO/C/GCE)对多巴胺(DA)的电催化传感性能。研究结果表明,Fe_(2)O_(3)/CuO/C/GCE对多巴胺具有优异的电催化氧化活性,在DA浓度在1~100μmol/L和100~800μmol/L范围内,Fe_(2)O_(3)/CuO/C/GCE的氧化峰电流与DA浓度呈线性关系,灵敏度分别为212.31μA·L/(mmol·cm^(2))和42.46μA·L/(mmol·cm^(2))。该传感器具有良好的抗干扰能力和重现性。     

ZIF-67牺牲模板法制备CoCu-LDH及电化学法测定多巴胺

以金属有机骨架ZIF-67为牺牲模板，通过Cu²⁺调控结构，制备了层状双氢氧化物CoCu-LDH。以CoCu-LDH修饰玻碳电极(GCE)，构建多巴胺(DA)电化学传感器(CoCu-LDH/GCE)。结果表明：CoCuLDH/GCE对DA具有出色的电催化活性。在DA浓度3～1000μmol/L和1000～5000μmol/L范围内，该传感器的氧化峰电流与DA浓度呈线性关系，灵敏度分别为708.22μA/(mmol/L·cm²)、 285.72μA/(mmol/L·cm²)。CoCu-LDH/GCE在10倍浓度干扰物质存在时对DA响应的电流强度变化小于10%，具有良好的抗干扰能力。     

基于Ce-MOF衍生的CeO2/C复合材料修饰电极检测多巴胺

采用溶液法制备出铈金属有机框架(Ce-MOF)材料前驱体，在700°C下碳化得到CeO₂/C碳基材料，进一步酸化得到OA-CeO₂/C。通过扫描电镜、 X射线衍射、傅立叶变换红外光谱等技术对材料进行表征，制备的OA-CeO₂/C具有规整的形貌。用OA-CeO₂/C复合材料构建了电化学传感器，并用于检测多巴胺。响应信号与浓度在0.1～1.3μmol/L和1.3～5.2μmol/L之间呈线性关系，检出限为0.04μmol/L，回收率为93.9%～100.7%，相对标准偏差为0.11%～0.21%。该电化学传感器可应用于牛血清中多巴胺的检测。     

Ag-Co3O4@MWCNTs纳米复合材料的合成及其在多巴胺检测中的应用

本文使用水热法制备了Ag-Co₃O₄@MWCNTs纳米复合材料,使用扫描电镜和能谱仪对材料进行了表征。将Ag-Co₃O₄@MWCNTs纳米复合材料与壳聚糖超声混合均匀,并修饰到玻碳电极(GCE)表面,得到Ag-Co₃O₄@MWCNTs/GCE电化学传感器。电化学测定结果表明,该修饰电极对多巴胺的电化学反应具有显著的催化作用。峰电流与多巴胺浓度在0.5~377.5μmol·L^-1范围内具有良好的线性关系,检出限为0.16μmol·L^-1(S/N=3)。该传感器具有线性范围宽、检出限低、灵敏度高等优点,可用于人体血清样品中多巴胺的含量分析。     

ZIF-67衍生的花状Ga掺杂Co3O4用于增强三乙胺传感性能

基于Ga³⁺对Co-MOF(ZIF-67)进行掺杂的策略，衍生制备了具有花状结构的Ga掺杂Co₃O₄气敏材料，并应用于三乙胺(TEA)选择性气敏传感。采用X-射线衍射仪表征了气敏材料的晶体构型，结果表明，Ga离子成功地掺杂到Co₃O₄晶格中。采用扫描电镜以及透射电镜对气敏材料的微观形貌进行表征，结果表明，含有1%Ga掺杂比例的Co₃O₄具有更为疏松多孔的花状结构。采用X-射线光电子能谱以及氮气吸脱附测试对材料的氧空位含量以及比表面积进行表征，结果表明，含有1%Ga掺杂比例的Co₃O₄具有丰富的氧空位含量以及较大的比表面积。最后，采用CGS-8气敏测试分析系统对含有不同Ga掺杂比例的Co₃O₄气敏材料进行三乙胺选择性气敏测试，结果表明，Ga掺杂比例为1%的Co₃O₄气敏传感器显示出最优的TEA气敏响应特性，...     

水热合成Co3O4的制备参数调变及其催化分解N2O性能

以十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）为模板剂,通过调变CTAB浓度水热合成了氧化钴前驱体,焙烧制得棒状形貌的Co₃O₄,在其表面浸渍K₂CO₃溶液制得K改性的Co₃O₄催化剂,用于N₂O分解。用X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附（BET）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和O₂程序升温脱附（O₂-TPD）等技术对催化剂进行了表征,考察了CTAB/钴及尿素/钴物质的量比等制备参数对Co₃O₄催化分解N₂O活性的影响。结果表明,CTAB浓度为0.05 mol/L、CTAB/钴离子物质的量比为1、尿素/钴离子物质的量比为4时,所制备的Co₃O₄催化剂具有较高的N₂O分解活性,而K改性可以进一步提升其催化性能。K改性的Co₃O₄在有氧有水气氛中400℃下进行N₂O分解反应,50 h后N₂O转化率仍保持在91%以上。     

锰改性对ZIF-67衍生Co3O4低温催化氧化甲醛性能的影响

针对ZIF-67衍生Co₃O₄催化剂低温甲醛氧化性能不佳的问题,采用锰（Mn）对Co₃O₄催化剂进行改性以提升其低温甲醛氧化性能。活性评价结果表明,相比于未改性的Co₃O₄催化剂,Mn改性后的Mn-Co₃O₄催化剂甲醛氧化活性显著提升,在118℃下即可实现90%的甲醛转化率(进口甲醛浓度为98.16 mg/m³,空速为60000 mL/（gcat·h）)。XRD、Raman和BET结果显示,Mn改性后催化剂的结晶度降低,缺陷增加,比表面积增大,这有利于反应物分子的吸附和活性位点的暴露。XPS、H₂-TPR和O₂-TPD表征结果表明,Mn-Co间存在的强相互作用显著改善了Mn-Co₃O₄催化剂的低温氧化还原性能和氧活化能力,使其具有更加丰富的Co³⁺和表面吸附氧物种。最终,这些因素共同...     

基于Fe3O4@SiO2@Ag/GCE传感器检测土霉素

合成了具有核壳结构的Fe₃O₄@SiO₂纳米复合材料,在Fe₃O₄@SiO₂表面负载银纳米离子,制备了一种新型的Fe₃O₄@SiO₂@Ag复合材料,并采用玻碳电极(GCE)构建Fe₃O₄@SiO₂@Ag/GCE传感器,对土霉素(OTC)进行定量检测。优化了电解质溶液的种类和pH,Fe₃O₄@SiO₂@Ag用量以及富集时间和富集电位等实验条件。在最佳条件下,OTC浓度(c)与峰电流(I_p)在0.01～120μmol/L范围内呈线性关系,线性方程为I_p=0.9307c-0.0033,线性相关系数R²=0.9986,检出限为8.2 nmol/L。该传感器对牛奶中OTC的检测结果与国标法结果一致。     

BiOI/g-C3N4修饰电极伏安法检测磺胺甲噁唑

通过热聚合法高温煅烧尿素得到g-C₃N₄纳米片,再以溶剂热法得到Bi OI/g-C₃N₄复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)等手段对Bi OI/g-C₃N₄纳米复合材料的微观结构和形貌进行了表征。通过滴涂法将Bi OI/g-C₃N₄复合材料修饰在玻碳电极(GCE)表面,构建了用于快速检测磺胺甲噁唑(SMX)的电化学传感平台,通过循环伏安(CV)和差分脉冲伏安(DPV)技术对SMX进行电化学分析,峰值电流随SMX浓度呈线性增加,线性范围为5～1000μmol/L,检出限为0.025μmol/L。采用加标回收法测定自来水样品中的SMX,加标回收率为90.0%～103.4%。     

锰源对尖晶石LiMn2O4高温性能的影响

为考察不同锰源对所制备尖晶石LiMn₂O₄(LMO)电化学性能的影响(特别是高温性能),采用沉淀法制备前驱体,通过不同煅烧温度制备得到最常用的锰氧化物(MnO₂、Mn₂O₃和Mn₃O₄)为锰源,经相同条件制备得到LMO正极材料,通过考察所得LMO形貌及电化学性能来研究锰源与LMO电化学性能的关系。研究结果表明,相同的前驱体在不同煅烧温度下可以得到不同的锰氧化物,且各自具有不同的形貌结构。由这些锰氧化物都可以得到高纯度的LMO,但产物形貌结构以及材料中的八面体晶体含量和尺寸不同。由Mn₂O₃制备得到的LMO材料中的八面体晶体含量最多,且尺寸最均匀,在3种LMO中容量性能、倍率性能和循环性能最好：0.2C(1C=148 mA·g^-1)下首次放电比容量为131.8 mAh·g^-1;3C下还有100.4 mAh·g^-1的放电比容量。其...     

氮杂碳原位包覆Cu2O/Co3O4@C异质结构复合材料的设计构筑及高效储锂性能

通过液相法合成了Cu₂O纳米立方体, 并在其基础上利用金属有机框架化合物(MOFs)的自组装形貌调控, 进一步构建了层级多孔Co₃O₄和氮杂碳双壳层的Cu₂O/Co₃O₄@C异质结构复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 热重分析(TGA)、 BET比表面积及孔径分析、 拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段证实了Cu₂O/Co₃O₄@C异质结构复合材料的成功构筑. 双壳层结构设计和丰富的层级孔道结构有效抑制了材料在充放电循环过程中的体积膨胀, 材料在循环100次后仍保持了原有的形貌和构造. 表面多孔结构对电解液的充分浸润、 异质结构的界面内建电场以及缺陷氮杂碳的表面包覆有效提升了材料的电子和离子导电能力. 异质结构设计、 形貌调控、 多孔特性和氮杂碳的协同作用, 使得Cu₂O/Co₃O₄@C复合材料呈现出优异的电化学性能, 在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量达到2065 mA·h/g, 在 2 A/g电流密度下的可逆放电比容量高于360 mA·h/g, 在1 A/g电流密度下循环350次后仍有530 mA·h/g的高可逆放电比容量.     

原位氮掺杂碳包覆CoxP复合物的制备及其锂电性能

以类沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-67为钴源、碳源和氮源前驱体,红磷作为磷源,在800 ℃煅烧直接制备氮掺杂碳包覆的Co₂P@N-C和CoP@N-C复合物,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。 结果表明,所得复合物的组分可以通过调控ZIF-67和红磷的比例而改变。 所得复合物的结构为正十二面体,尺寸约250~400 nm,具有良好的导电性。 用作锂离子电池电极材料时,在电流密度为0.05 A/g下,Co₂P@N-C和CoP@N-C复合物首次放电容量分别达到942和1170.6 mA·h/g。 在1 A/g的电流密度下,经过500次循环容量依然可以保持在306.6和180.3 mA·h/g。 论文提供了一种绿色环保制备锂电池用磷化钴/碳复合物的简易方法。     

介孔Co3O4多面体的制备及电化学性能

通过水热处理Co(NO₃)₂与(NH₄)₂S₂O₈合成了CoOOH多面体, 再经高温煅烧得到具有介孔结构的Co₃O₄多面体; 利用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)和N2吸附\|脱附实验等手段对其结构和组成进行了表征; 研究了反应时间、 反应温度及(NH₄)₂S₂O₈浓度等因素对CoOOH多面体形貌的影响, 分析了CoOOH多面体的形成机理. 性能测试结果表明, 该介孔Co₃O₄多面体具有良好的葡萄糖电化学检测活性, 检测线性范围为0.05~1.8 mmol/L, 响应灵敏度为148 μA·cm^-2·mmol·L^-1, 检出限为1 μmol/L.     

Electrochemical non-enzymatic glucose sensors based on nano-composite of Co3O4 and multiwalled carbon nanotube

Nanocomposite of Co₃O₄ and MCNT was synthesised using one step solvothermal method, and an electrochemical non-enzymatic glucose sensor (Co₃O₄-MCNT/GCE) was successfully constructed. This sensor was used successfully for the quantitative analysis of trace glucose in serum sample.     

基于磺酰基杯[4]芳烃的Co16笼簇的合成、结构及电化学性质

以氯化钴、 对叔丁基磺酰杯[4]芳烃(H₄TC4A-SO₂)和非对称性3-(1H-四唑-5-基)苯甲酸(H₂L)为原料, 通过溶剂热法合成了一个具有四面体配位笼结构的16核化合物[Co₁₆(TC4A-SO₂)₄(OH)₄(L)₈]·[(C₈H₂₀N)(C₄H₁₂N)₂(C₂H₈N)]·solvent(Co₁₆-TC4A-SO₂). 采用X射线单晶衍射、 X射线粉末衍射、 热重分析、 红外光谱方法对配合物进行了表征. 将Co₁₆-TC4A-SO₂笼簇直接负载到碳纸上(Co₁₆-TC4A-SO₂/CP)用作工作电极, 其对析氧反应(OER)展现出较好的催化性能. 在1 mol/L KOH中, Co₁₆-TC4A-SO₂/CP在343.8 mV的过电位下达到10.0 mA/cm ²电流密度, Tafel斜率为79.31 mV/dec, 并且在20.0 mA/cm ²电流密度下表现出长达48 h的催化稳定性.     

Polypyrrole Hollow Nanotubes Loaded with Au and Fe3O4 Nanoparticles for Simultaneous Determination of Ascorbic Acid,Dopamine, and Uric Acid

An ultrasensitive electrochemical biosensor was fabricated for electroanalytical determination of ascorbic acid(AA), dopamine(DA) and uric acid(UA) individually and simultaneously based on polypyrrole hollow nanotubes loaded with Au and Fe₃O₄ nanoparticles(NPs) uniformly(PPy@Au-Fe₃O₄). The PPy@Au-Fe₃O₄ nanotubes were synthesized in one-pot using MoO₃ nanorods as templates and the polymerization of Py, the formation of Au and Fe₃O₄ NPs and the removel of MoO₃ templates took place stimultaneously. Electrochemical studies reveal that PPy@Au-Fe₃O₄modified glassy carbon electrode(GCE) possesses excellent electro-catalytic activities toward the oxidation of AA, DA and UA. Their oxidation peak currents increase linearly in the concentration ranges of 1-2000 μmol/L for AA, 0.01-25 and 25-300 μmol/L for DA and 0.1-300 μmol/L for UA. Their detection limit values(S/N=3) were calculated as 0.45, 0.0049, and 0.051 μmol/L for AA, DA and UA in the individual detection. By changing the concentrations simultaneously, the calibration curves showed linearity to 1000, 200, and 200 μmol/L with detection limit of 0.39, 0.0060, and 0.060 μmol/L for AA, DA, and UA, respectively. Finally, the obtained biosensor was successfully applied to the detection of AA, DA, and UA with satisfactory results on actual samples.     

MOF derived Co3O4/N-doped carbon nanotubes hybrids as efficient catalysts for sensitive detection of H2O2 and glucose

Developing enzyme-free sensors with high sensitivity and selectivity for H2O2 and glucose is highly desirable for biological science.Especially,it is attractive to exploit noble-metal-free nanomaterials with large surface area and good conductivity as highly active and selective catalysts for molecular detection in enzyme-free sensors.Herein,we successfully fabricate hollow frameworks of Co3O4/N-doped carbon nanotubes(Co3O4/NCNTs)hybrids by the pyrolysis of metal-organic frameworks followed by calcination in the air.The as-prepared novel hollow Co3O4/NCNTs hybrids exhibit excellent electrochemical performance for H2O2 reduction in neutral solutions and glucose oxidation in alkaline solutions.As sensor electrode,the Co3O4/NCNTs show excellent non-enzymatic sensing ability towards H2O2 response with a sensitivity of 87.40μA(mmol/L)^-1 cm^-2,a linear range of 5.00μmol/L-11.00 mmol/L,and a detection limitation of 1μmol/L in H2O2 detection,and a good glucose detection performance with 5μmol/L.These excellent electrochemical performances endow the hollow Co3O4/NCNTs as promising alternative to enzymes in the biological applications.     

S掺杂Fe-N-C高活性氧还原反应催化剂

采用微波加热和高温碳化技术, 以ZIF-8为前驱体, 在甲醇-水双溶剂体系中先后引入Fe(NO₃)₃·9H₂O和KSCN, 制备了一系列S掺杂的Fe-N-C催化剂（Fe₃C/Fe-SAS@SNC）, 并通过X射线粉末衍射、 扫描透射电子显微镜和氮气吸附-脱附测试等表征手段进行分析. 结果表明, Fe和S两种元素的合理掺杂使Fe₃C/Fe-SAS@SNC催化剂具有明显的分级多孔结构, 比表面积达到673 m²/g, 在酸、 碱电解质中均表现出了优异的氧还原催化性能. 在0.1 mol/L KOH中, Fe₃C/Fe-SAS@SNC催化剂的半波电位达到0.880 V(vs. RHE), 高于商业Pt/C催化剂, 且表现出了比商业Pt/C更优的稳定性. 在0.5 mol/L H₂SO₄中, Fe₃C/Fe-SAS@SNC电催化氧还原的性能也与商业Pt/C催化剂相当.     

水热-固相热解法制备不同形貌的四氧化三钴纳米微粉

以氨水和氢氧化钾水溶液为沉淀剂,利用沉淀-固相热解法和中压水热-固相热解法,制备了不同形貌的Co₃O₄纳米微粉.在水热条件下,得到了立方和六角片状的Co₃O₄微粉,采用XRD和TEM等手段跟踪反应过程并表征产物,在此水热反应体系中影响产物Co₃O₄形貌的主要因素是pH值和NO₃^-.     

Electrochemical determination of dopamine and uric acid using a glassy carbon electrode modified with a composite consisting of a Co(II)-based metalorganic framework (ZIF-67) and graphene oxide

A composite was prepared from a Co(II)-based zeolitic imidazolate framework (ZIF-67) and graphene oxide (GO) by an in situ growth method. The material was electrodeposited on a glassy carbon electrode (GCE). The modified GCE was used for the simultaneous voltammetric determination of dopamine (DA) and uric acid (UA), typically at working potentials of 0.11 and 0.25 V (vs. SCE). The morphology and structure of the nanocomposite were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray diffraction. The modified electrode exhibits excellent electroanalytical performance for DA and UA owing to the synergistic effect of the high electrical conductivity of GO and the porosity of ZIF-67. By applying differential pulse voltammetry, a linear response is found for DA in the 0.2 to 80 μM concentration range, and for UA between 0.8 and 200 μM, with detection limits of 50 and 100 nM (at S/N =?3), respectively. Further studies were performed on the effect of potential interferents, and on electrode stability and reproducibility. The modified GCE was applied to the simultaneous detection of DA and UA in spiked human urine and gave satisfying recoveries.

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Graphical abstract Schematic of the preparation procedure of GO-ZIF67 and electrochemical reaction mechanisms of UA and DA at the GO-ZIF67-modified glassy carbon electrode (GCE). GO: graphene oxide; ZIF-67: Co(II)-based zeolitic imidazolate framework.